NASA の 地球近傍物体広域赤外線探査探査機 (NEOWISE) ミッションは、10 年以上にわたり、地球近傍物体を空で探索してきました。地球表面上の軌道上に位置するこの探査機は、赤外線視覚を使用して太陽系全体の小惑星や彗星を監視し、地球に接近する可能性のある小惑星や彗星を特定するために使用されてきました。
この名前は、このミッションの発見の 1 つであるネオワイズ彗星に使用されたため、ご存知の方もいるかもしれません。 彗星は、2020 年に地球を通過したとき、過去 20 年以上で最も明るい彗星でした。
しかし、NEOWISEのミッションはまもなく終了し、宇宙船は地球の大気圏に落下して燃え尽きることになる。チームは来年初めにこの終焉が訪れるよう準備を進めており、宇宙船が使用できなくなる前に、宇宙船からできる最後の科学情報を入手している。
ミッションはいくつかの方法で終了することがあります。多くの宇宙船がそうであるように、宇宙船が太陽光発電に依存している場合、パネルの効率が失われるにつれて、その発電能力が低下する可能性があります。それが、 火星の着陸船インサイト にも起こったことだ。そのソーラーパネルは、風によって運ばれた塵で覆われ、時間の経過とともに蓄積され、最終的には動作を続けるのに十分な電力を生成できなくなった。あるいは、 で起こったように、軌道上の宇宙船が推進剤を使い果たし、方向を定めて地球に情報を返すことができなくなる可能性があります。
場合によっては、より新しく優れたテクノロジーに置き換えられたために、ミッションが不要になることがあります。たとえば、 赤外線天文学の分野の先駆者でしたが、より強力な ジェームス・ウェッブ宇宙望遠鏡 の打ち上げが目前に迫ったため、その必要はなくなりました。
しかし、その使命が終わった宇宙船はどうなるのでしょうか?これらをオフにするにはどうすればよいですか?私たちは、来年のオフライン開始を準備している NASA ミッション NEOWISE のチームのメンバーに話を聞きました。
壮大な終わり
一部の宇宙船は、何かにぶつかったり損傷を与えたりする可能性がない限り、安全に宇宙に漂流しても問題ありません。それがスピッツァーに起こったことであり、スピッツァーは今後50年ほどの間、太陽の周りを周回して地球を追いながら、惑星から静かに離れていくことになる。
ただし、惑星の周りを周回する宇宙船は慎重に処分する必要があります。 と、土星は劇的に大気圏に突入するか軌道から外され、意図的に分裂して破壊されることになりました。これにより、人間が居住できる可能性がある土星の衛星を汚染する可能性はゼロになった。最後の降下により、土星の大気に関する驚くべき新しい研究が数多く行われるようになりました。
NEOWISE 宇宙船は地球の周回軌道を周回しているため、これも安全に廃棄する必要があります。懸念されているのは、宇宙船を放置してスペースデブリになるべきではなく、一部の軌道で問題が増大していることと、軌道離脱によって地上にいる人に危険が及ぶべきではないことだ。
最後の点は当然のことではありません。 1979年に軌道から落下し、その破片が オーストラリアに落下したスカイラブ宇宙ステーションのように、軌道を離脱した宇宙船の破片が地上に着陸した 例もある。
現在、ミッションは打ち上げ前にどのように軌道から外されるかを計画する必要があります。
JPL (NASA のジェット推進研究所) の専門チームは、宇宙船の質量や速度などの要素に基づいて、分裂がどのようになるかを分析しています。これにより、軌道離脱の影響が予測可能になります。
JPLのNEOWISEプロジェクトマネージャー、ジョセフ・ハント氏は「破片が落ちてきて誰かに怪我をさせる可能性は、たとえあったとしても極めて低い」と語った。探査機の軌道は低下し、来年初めに地球の大気圏で燃え尽きることになる。
「私たちはこの任務を潔く終わらせたいと思っています」とハント氏は語った。
ネオワイズが終了する理由
NEOWISE は燃料切れではなく、推進剤も積んでおらず、骨董品になったわけでもない。しかし、太陽の活動により、その終焉が迫られています。
この探査機は、地球の表面から約300マイル離れた地球低軌道に位置しており、つまり、惑星の大気の影響を受けていることになる。
「太陽は常に複数の波長の荷電粒子と放射線を吐き出しています。それが地球の大気に衝突すると何が起こるかというと、地球が膨張する可能性があります。それにより、大気が通常の高度を少し超えて広がる可能性があります」とNEOWISEミッションの主任研究員であるエイミー・マインザーは説明した。
太陽はおよそ 11 年の活動周期で活動し、活発になる場合もあれば、活発でない場合もあります。 NEOWISE は幸運にも恵まれ、太陽の活動が低調である太陽極小期と呼ばれる期間に延長ミッションを開始しました。そして、特に静かな太陽極小期だったので、大気の広がりは通常よりも少なかったです。これらすべてにより、宇宙船はより長く存続することができました。
「最終的には母なる自然次第なのです。」
しかし、この太陽活動の低下は永遠に続くわけではなく、現在は太陽活動が活発化する時期に入り、太陽フレアなどの現象による放射線が大気に影響を与えています。そしてそれは宇宙船の終わりを意味します。
「私たちは軌道上約 500 キロメートルの宇宙にいると思うでしょうが、そこには大気はまったくないと思うでしょう。しかし、完全ではありません」とマインツァー氏は語った。 「ほんの少しだけ残っていますが、それは宇宙船を引っ張る抗力を引き起こし、最終的には大気圏に引き込むのに十分です。」
搭載された推進力がなければ、宇宙船は押し戻されたり、別の軌道に移動したりすることができません。その場で回転することしかできないため、「勝つことのできない戦い」だとマインツァー氏は語った。
終わりが近づいていることを知っている NEOWISE チームは、ミッションを終了しても問題がない日付を設定します。問題は、大気からの抗力が増大するにつれて宇宙船の制御がますます困難になり、制御能力が急激かつ急速に低下することです。
「結局のところ、何が起こるかは常に物理法則によって決まります」とマインツァー氏は言う。 「最終的には母なる自然次第なのです。」
第二の人生
NEOWISE は 2013 年から運用されているため、11 年間運用されています。しかし実際には、すでに第二の人生を歩んでいます。それは以前はWISEという全く別のミッションだったからです。
WISE (広視野赤外線測量エクスプローラー) は 2009 年に打ち上げられ、天の川やさらに遠い銀河を含む太陽系内およびその外の天体を研究するように設計されました。当時、このミッションでは小惑星と呼ばれる数千の小さな天体が発見され、また多くの星団も発見されました。また、地球と軌道を共有する小惑星である最初のアース・トロイの木馬も発見されました。
このミッションでは赤外線検出器が使用されましたが、動作するには非常に低い温度まで冷却する必要があります。元の温度はわずか 8 ケルビンで、冷却剤として固体水素を使用して達成されました。
ただし冷却水は消耗します。 2011 年までにその任務は完了し、冷却剤がなくなったため、宇宙船は冬眠状態になりました。 「これで話は終わると思った」とマインツァー氏は語った。
しかしその後、2013 年に NASA は地球近傍の天体を探索するために探査機を使用することに興味を持ち、チームは WISE 探査機がそれを可能にするかもしれないことに気づきました。数か月かけて再起動し、新しい動作温度まで冷却しました。探査機は75ケルビンで安定したが、「極低温科学者にとっては暖かい夏の日のようなものだ」とマインツァー氏は語った。
この暖かい温度では、4 つのチャネルのうち 2 つは正しく動作しませんが、残りの 2 つのチャネルはまだ科学に使用できます。過去 10 年間にわたり、探査機は空を調査し、何百万もの赤外線測定値を使用して数千の地球近傍の天体を探し、発見してきました。
「宇宙船からこれだけの時間を費やせるのは、信じられないほどの宇宙的大当たりだ」とマインツァー氏は語った。 「そんなことは起こるはずじゃなかった。」
失敬
NEOWISE は終了に近づいていますが、後継機が登場するのもそう遠くないでしょう。 2027 年の打ち上げに向けて作業が進められている NEO Surveyor ミッションも、NEOWISE の成功に触発された赤外線探査機です。これには、携帯電話のカメラによる技術のおかげもあって、ここ数十年ではるかに強力になった赤外線検出器の改良による恩恵がもたらされます。
Mainzer 氏は NEO Surveyor の PI も務める予定で、統合に先立って宇宙船用のハードウェアの到着を監督することにすでに多忙を極めています。
ただし、その打ち上げの前に、チームは NEOWISE ミッションとそれに関わるすべての作業を完了するためにまだ取り組んでいます。 NASAはミッションの終了を紹介することを好まず、新たな打ち上げや新たに取得したデータに焦点を当てることを好むとハント氏は語った。しかし、彼らはミッションが適切なファンファーレで終わることを確実にしたいと考えており、そのためにはメディアと話し、ミッションの達成を祝うだけでなく、報告書や内部文書を準備することも必要となります。
言うまでもなく、宇宙船は可能な限り最後の瞬間まで科学を続けているため、ミッションの運用を維持する必要があります。 「これらのミッションでは、可能な限り最高の科学がいつ公開されるか、あるいは最高の観測が起こるかわかりません」とハント氏は語った。 「電源を切る前日かもしれません！」
ミッションの最終日が来ると、チームにとってはほろ苦い経験となるだろう。 NEOWISE はその複数の生涯の中で、予想をはるかに超える成果を上げてきましたが、それがなくなるのはやはり悲しいでしょう。
「ある意味、これらの宇宙船はあなた自身の小さな延長です。それは空に浮かぶあなたの目のようなものです。何が見えるかはわかります」とマインツァー氏は語った。しかし、次のミッションに取り組む原動力は、彼女とチームが NEOWISE でどれほど楽しかったかだと彼女は付け加えました。次の冒険が始まりました。「もっと良いものを見に行きましょう!」と彼女は言いました。